JPH0586468A - 圧力勾配型プラズマガンによるプラズマ放電方法 - Google Patents
圧力勾配型プラズマガンによるプラズマ放電方法Info
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- JPH0586468A JPH0586468A JP24934091A JP24934091A JPH0586468A JP H0586468 A JPH0586468 A JP H0586468A JP 24934091 A JP24934091 A JP 24934091A JP 24934091 A JP24934091 A JP 24934091A JP H0586468 A JPH0586468 A JP H0586468A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 効率よく、常に安定なプラズマを発生させ、
基板に均質な成膜を形成することができる圧力勾配型プ
ラズマガンによるプラズマ放電方法を提供することを目
的とする。 【構成】 圧力勾配型プラズマガンによる放電中のプラ
ズマ電流を検出し、この検出プラズマ電流値と設定プラ
ズマ電流値とを比較し、その偏差に基づき定常放電用電
源の電流を制御することにより、プラズマ電流を一定に
維持するものである。
基板に均質な成膜を形成することができる圧力勾配型プ
ラズマガンによるプラズマ放電方法を提供することを目
的とする。 【構成】 圧力勾配型プラズマガンによる放電中のプラ
ズマ電流を検出し、この検出プラズマ電流値と設定プラ
ズマ電流値とを比較し、その偏差に基づき定常放電用電
源の電流を制御することにより、プラズマ電流を一定に
維持するものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧力勾配型プラズマガ
ンによるプラズマ放電方法に関するものである。
ンによるプラズマ放電方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、圧力勾配型プラズマガンのプラズ
マ放電装置としては、例えば、特開昭５９─８９７６２
号公報に開示するように、図３に示す構成のものがあ
る。すなわち、放電陽極１と中間電極２および陰極３か
らなる圧力勾配型プラズマガン４とは対向，配設されて
いる。そして、プラズマ電源装置は、大略、放電開始用
スイッチ５、放電開始用高電圧低電流電源２３、陰極加
熱用中間電圧中間電流電源２２および大電流放電用低電
圧大電流電源２１から構成され、前記各電源２１，２
２，２３にはそれぞれ放電安定化用抵抗１１，１２，１
３が接続されている。なお、１１ａ，１２ａは３電源の
推移を自動的に行なうためのダイオード、２ａ，２ｂは
中間電極２の負荷抵抗である。
マ放電装置としては、例えば、特開昭５９─８９７６２
号公報に開示するように、図３に示す構成のものがあ
る。すなわち、放電陽極１と中間電極２および陰極３か
らなる圧力勾配型プラズマガン４とは対向，配設されて
いる。そして、プラズマ電源装置は、大略、放電開始用
スイッチ５、放電開始用高電圧低電流電源２３、陰極加
熱用中間電圧中間電流電源２２および大電流放電用低電
圧大電流電源２１から構成され、前記各電源２１，２
２，２３にはそれぞれ放電安定化用抵抗１１，１２，１
３が接続されている。なお、１１ａ，１２ａは３電源の
推移を自動的に行なうためのダイオード、２ａ，２ｂは
中間電極２の負荷抵抗である。
【０００３】そして、前記プラズマ電源装置では、プラ
ズマ放電に際し、スイッチ５をオンにして放電陽極１と
陰極３との間に電源２１，２２，２３により電圧ＶT，
ＶH，Ｖ0を印加する。これにより、放電が開始されて陰
極３が加熱状態となり、放電インピーダンスＲPが低下
する。つぎに、スイッチ５をオフにして各電源２１，２
２により電圧をＶH，Ｖ0とする。この状態で、前記陰極
３はさらに加熱されるので、放電インピーダンスＲPは
さらに低下し、抵抗１２での電圧降下がほぼＶHとなる
結果、前記両電極１，３間の電圧はほぼＶ0の定常放電
状態となる。
ズマ放電に際し、スイッチ５をオンにして放電陽極１と
陰極３との間に電源２１，２２，２３により電圧ＶT，
ＶH，Ｖ0を印加する。これにより、放電が開始されて陰
極３が加熱状態となり、放電インピーダンスＲPが低下
する。つぎに、スイッチ５をオフにして各電源２１，２
２により電圧をＶH，Ｖ0とする。この状態で、前記陰極
３はさらに加熱されるので、放電インピーダンスＲPは
さらに低下し、抵抗１２での電圧降下がほぼＶHとなる
結果、前記両電極１，３間の電圧はほぼＶ0の定常放電
状態となる。
【０００４】ところで、前記陰極加熱状態および定常放
電状態における等価回路は、それぞれ図４および図５に
示すようになる。そこで、それぞれの状態でのプラズマ
電流をＩＰ1，ＩＰ2とすると、 ＩＰ1＝（Ｖ0＋ＶH）／（ＲP＋ＲH） ＩＰ2＝（ＲH・Ｖ0＋Ｒ0・Ｖ0＋Ｒ0・ＶH）／（（ＲH＋Ｒ0）・ＲP＋Ｒ0・ＲH） となる。ただし、Ｖ0，ＶH，Ｒ0，ＲHは電源仕様によっ
て一定値となっているため、プラズマ電流値ＩＰ1，Ｉ
Ｐ2と放電インピーダンスＲPとの関係は図６に示すグラ
フのようになる。
電状態における等価回路は、それぞれ図４および図５に
示すようになる。そこで、それぞれの状態でのプラズマ
電流をＩＰ1，ＩＰ2とすると、 ＩＰ1＝（Ｖ0＋ＶH）／（ＲP＋ＲH） ＩＰ2＝（ＲH・Ｖ0＋Ｒ0・Ｖ0＋Ｒ0・ＶH）／（（ＲH＋Ｒ0）・ＲP＋Ｒ0・ＲH） となる。ただし、Ｖ0，ＶH，Ｒ0，ＲHは電源仕様によっ
て一定値となっているため、プラズマ電流値ＩＰ1，Ｉ
Ｐ2と放電インピーダンスＲPとの関係は図６に示すグラ
フのようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記電
源装置によりプラズマ放電していたのでは、例えば、高
エネルギーのイオンが飛び込むと、放電インピーダンス
ＲPは不安定な状態になる。すなわち、定常放電時にお
ける放電インピーダンスＲPは、瞬間的であるが陰極３
が加熱され、熱電子が放出しやすくなることにより低く
なる一方、放電インピーダンスＲPはプラズマ中に原料
ガス（ＳiＨ4等）あるいは反応ガス（Ｏ2等）等のプロ
セスガスを導入することにより高くなる。
源装置によりプラズマ放電していたのでは、例えば、高
エネルギーのイオンが飛び込むと、放電インピーダンス
ＲPは不安定な状態になる。すなわち、定常放電時にお
ける放電インピーダンスＲPは、瞬間的であるが陰極３
が加熱され、熱電子が放出しやすくなることにより低く
なる一方、放電インピーダンスＲPはプラズマ中に原料
ガス（ＳiＨ4等）あるいは反応ガス（Ｏ2等）等のプロ
セスガスを導入することにより高くなる。
【０００６】そして、図６に示すように、放電インピー
ダンスＲPが低くなると、プラズマ電流は大きくなって
陰極３の温度が上昇し、その結果さらに放電インピーダ
ンスＲPが低くなる一方、放電インピーダンスＲPが高く
なると、逆にプラズマ電流が小さくなって放電インピー
ダンスＲPが高くなるという悪循環が生じて安定性が悪
いという問題点があった。
ダンスＲPが低くなると、プラズマ電流は大きくなって
陰極３の温度が上昇し、その結果さらに放電インピーダ
ンスＲPが低くなる一方、放電インピーダンスＲPが高く
なると、逆にプラズマ電流が小さくなって放電インピー
ダンスＲPが高くなるという悪循環が生じて安定性が悪
いという問題点があった。
【０００７】また、この外に、放電安定化抵抗１３によ
る電力損失があるため、効率が悪いという問題点もあっ
た。
る電力損失があるため、効率が悪いという問題点もあっ
た。
【０００８】そこで、本発明は、効率よく、常に安定な
プラズマを発生させ、基板に均質な成膜を形成すること
ができる圧力勾配型プラズマガンによるプラズマ放電方
法を提供することを目的とする。
プラズマを発生させ、基板に均質な成膜を形成すること
ができる圧力勾配型プラズマガンによるプラズマ放電方
法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、圧力勾配型プラズマガンによる放電中のプ
ラズマ電流を検出し、この検出プラズマ電流値と設定プ
ラズマ電流値とを比較し、その偏差に基づき定常放電用
電源の電流を制御するようにしたものである。
成するため、圧力勾配型プラズマガンによる放電中のプ
ラズマ電流を検出し、この検出プラズマ電流値と設定プ
ラズマ電流値とを比較し、その偏差に基づき定常放電用
電源の電流を制御するようにしたものである。
【００１０】
【実施例】次に、本発明に係る圧力勾配型プラズマガン
によるプラズマ放電方法を適用したプラズマ放電装置の
一実施例について図１および図２を参照して説明する。
によるプラズマ放電方法を適用したプラズマ放電装置の
一実施例について図１および図２を参照して説明する。
【００１１】図１に示すプラズマ放電装置では、放電陽
極４１に対向して中間電極４２および陰極４３からなる
圧力勾配型プラズマガン４４が配設されている。前記放
電陽極４１は電流検知器４６を介して、前記中間電極４
２は抵抗４２ａを介してそれぞれ陽極４１側に接続され
る一方、前記陰極４３はスイッチ４５，放電安定化抵抗
５１および放電開始用電源５２と、定常放電用電源５５
と、電圧検知器５３とが並列で陽極側に接続されてい
る。また、制御器５６は、前記電流検知器４６，電圧検
知器５３あるいは電流設定器５７からの信号に基づき、
前記定常放電用電源５５に信号を発するようになってい
る。
極４１に対向して中間電極４２および陰極４３からなる
圧力勾配型プラズマガン４４が配設されている。前記放
電陽極４１は電流検知器４６を介して、前記中間電極４
２は抵抗４２ａを介してそれぞれ陽極４１側に接続され
る一方、前記陰極４３はスイッチ４５，放電安定化抵抗
５１および放電開始用電源５２と、定常放電用電源５５
と、電圧検知器５３とが並列で陽極側に接続されてい
る。また、制御器５６は、前記電流検知器４６，電圧検
知器５３あるいは電流設定器５７からの信号に基づき、
前記定常放電用電源５５に信号を発するようになってい
る。
【００１２】したがって、前記制御器５６に運転開始信
号を入力してスイッチ４５をオンにし、放電開始用電源
５２により放電陽極４１，陰極４３間に約６００Ｖの電
圧を印加すると放電が開始される。このとき、前記陰極
４３が加熱されることにより、熱電子の放出が始まって
放電インピーダンスＲPが低下し、この放電インピーダ
ンスＲPの低下に伴って放電安定化抵抗５１での電圧降
下が大きくなって前記放電陽極４１，陰極４３間の印加
電圧が低下して行く。そして、この印加電圧が所定値ま
で低下すると、定常放電用電源５５をオン、スイッチ４
５をオフにし、これ以降、前記定常放電用電源５５にて
定常放電が維持される。
号を入力してスイッチ４５をオンにし、放電開始用電源
５２により放電陽極４１，陰極４３間に約６００Ｖの電
圧を印加すると放電が開始される。このとき、前記陰極
４３が加熱されることにより、熱電子の放出が始まって
放電インピーダンスＲPが低下し、この放電インピーダ
ンスＲPの低下に伴って放電安定化抵抗５１での電圧降
下が大きくなって前記放電陽極４１，陰極４３間の印加
電圧が低下して行く。そして、この印加電圧が所定値ま
で低下すると、定常放電用電源５５をオン、スイッチ４
５をオフにし、これ以降、前記定常放電用電源５５にて
定常放電が維持される。
【００１３】次に、定常放電時の前記定常放電用電源５
５での制御方法について説明する。この定常放電時のプ
ラズマ電流は、電流検知器４６によって常時測定され、
この測定値は制御器５６に送られている。そして、制御
器５６では前記測定値と設定値とを比較し、その偏差に
基づき定常放電用電源５５の電流量を制御する。詳述す
ると、定常放電中に原料ガスあるいは反応ガス等のプロ
セスガスが導入されると、放電インピーダンスＲPが増
加（プラズマ電流が減少）することになるので、プラズ
マ電流が増加するように制御する。一方、高エネルギー
のイオンが飛び込むと、放電インピーダンスＲPが減少
（プラズマ電流が増加）することになるので、プラズマ
電流が減少するように制御する。
５での制御方法について説明する。この定常放電時のプ
ラズマ電流は、電流検知器４６によって常時測定され、
この測定値は制御器５６に送られている。そして、制御
器５６では前記測定値と設定値とを比較し、その偏差に
基づき定常放電用電源５５の電流量を制御する。詳述す
ると、定常放電中に原料ガスあるいは反応ガス等のプロ
セスガスが導入されると、放電インピーダンスＲPが増
加（プラズマ電流が減少）することになるので、プラズ
マ電流が増加するように制御する。一方、高エネルギー
のイオンが飛び込むと、放電インピーダンスＲPが減少
（プラズマ電流が増加）することになるので、プラズマ
電流が減少するように制御する。
【００１４】ところで、前記定常放電用電源５５は、例
えば、図２に示すように、整流器６１と、４つのトラン
ジスタ７１，〜，７４と、トランス６２と、４つのダイ
オード８１，〜，８４とから構成されている。そして、
前記整流器６１に交流を入力して直流に変換し、トラン
ジスタ７１，７４および７２，７３を交互にオン状態と
することにより、矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に交互に
直流電流を発生させてトランス６２に交流が発生した状
態にする。このトランス６２では、前記交流を定常放電
に必要な電圧に昇圧し、ダイオード８１，８４および８
２，８３により再度直流に変換して放電陽極４１と陰極
４３との間に所望の電圧を印加する。
えば、図２に示すように、整流器６１と、４つのトラン
ジスタ７１，〜，７４と、トランス６２と、４つのダイ
オード８１，〜，８４とから構成されている。そして、
前記整流器６１に交流を入力して直流に変換し、トラン
ジスタ７１，７４および７２，７３を交互にオン状態と
することにより、矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に交互に
直流電流を発生させてトランス６２に交流が発生した状
態にする。このトランス６２では、前記交流を定常放電
に必要な電圧に昇圧し、ダイオード８１，８４および８
２，８３により再度直流に変換して放電陽極４１と陰極
４３との間に所望の電圧を印加する。
【００１５】したがって、プラズマ電流を増加させる場
合、トランジスタ７１，７４または７２，７３のいずれ
かがオン状態にある時間を長くし、減少させる場合、こ
のオン状態にある時間を短くすればよい。ただし、トラ
ンジスタ７１，７４と７２，７３のオン，オフの繰り返
しは、トランス６２が飽和しない十分高い周波数で行
う。
合、トランジスタ７１，７４または７２，７３のいずれ
かがオン状態にある時間を長くし、減少させる場合、こ
のオン状態にある時間を短くすればよい。ただし、トラ
ンジスタ７１，７４と７２，７３のオン，オフの繰り返
しは、トランス６２が飽和しない十分高い周波数で行
う。
【００１６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
係る圧力勾配型プラズマガンによるプラズマ放電方法で
は、プラズマ電流の検出プラズマ電流値と、設定プラズ
マ電流値とを比較し、その偏差に基づいて定常放電用電
源の電流を制御するようにしたので、プロセスガスの導
入等によるプラズマ電流の変動が防止でき、安定したプ
ラズマを発生させることができる結果、基板に均一な成
膜を形成することができる。
係る圧力勾配型プラズマガンによるプラズマ放電方法で
は、プラズマ電流の検出プラズマ電流値と、設定プラズ
マ電流値とを比較し、その偏差に基づいて定常放電用電
源の電流を制御するようにしたので、プロセスガスの導
入等によるプラズマ電流の変動が防止でき、安定したプ
ラズマを発生させることができる結果、基板に均一な成
膜を形成することができる。
【図１】 プラズマ放電装置の回路図である。
【図２】 プラズマ放電装置の定常放電用電源の回路図
である。
である。
【図３】 従来例に係るプラズマ放電装置の回路図であ
る。
る。
【図４】 従来例に係るプラズマ放電装置の放電開始時
の等価回路である。
の等価回路である。
【図５】 従来例に係るプラズマ放電装置の放電開始後
の等価回路である。
の等価回路である。
【図６】 従来例に係るプラズマ放電装置のプラズマ電
流値と放電インピーダンスとの関係を示すグラフであ
る。
流値と放電インピーダンスとの関係を示すグラフであ
る。
４４…圧力勾配型プラズマガン、４６…電流検知器、５
３…電圧検知器、５５…定常放電用電源、５６…制御
器。
３…電圧検知器、５５…定常放電用電源、５６…制御
器。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１２月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】ところで、前記定常放電用電源５５は、例
えば、図２に示すように、整流器６１と、４つのトラン
ジスタ７１，〜，７４と、トランス６２と、４つのダイ
オード８１，〜，８４とから構成されている。そして、
前記整流器６１に交流を入力して直流に変換し、トラン
ジスタ７１，７４および７２，７３を交互にオン状態と
することにより、矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に交互に
直流電流を発生させてトランス６２に交流が発生した状
態にする。このトランス６２では、前記交流を定常放電
に必要な電圧にし、ダイオード８１，８４および８２，
８３により再度直流に変換して放電陽極４１と陰極４３
との間に所望の電圧を印加する。
えば、図２に示すように、整流器６１と、４つのトラン
ジスタ７１，〜，７４と、トランス６２と、４つのダイ
オード８１，〜，８４とから構成されている。そして、
前記整流器６１に交流を入力して直流に変換し、トラン
ジスタ７１，７４および７２，７３を交互にオン状態と
することにより、矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に交互に
直流電流を発生させてトランス６２に交流が発生した状
態にする。このトランス６２では、前記交流を定常放電
に必要な電圧にし、ダイオード８１，８４および８２，
８３により再度直流に変換して放電陽極４１と陰極４３
との間に所望の電圧を印加する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
Claims (1)
- 【請求項１】 圧力勾配型プラズマガンによる放電中の
プラズマ電流を検出し、この検出プラズマ電流値と設定
プラズマ電流値とを比較し、その偏差に基づき定常放電
用電源の電流を制御することを特徴とする圧力勾配型プ
ラズマガンによるプラズマ放電方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24934091A JPH0586468A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 圧力勾配型プラズマガンによるプラズマ放電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24934091A JPH0586468A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 圧力勾配型プラズマガンによるプラズマ放電方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0586468A true JPH0586468A (ja) | 1993-04-06 |
Family
ID=17191566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24934091A Pending JPH0586468A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 圧力勾配型プラズマガンによるプラズマ放電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0586468A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009238670A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Shinmaywa Industries Ltd | プラズマ装置 |
| JP2011084769A (ja) * | 2009-10-14 | 2011-04-28 | Stanley Electric Co Ltd | 薄膜素子の製造方法、成膜装置、および、その運転方法 |
-
1991
- 1991-09-27 JP JP24934091A patent/JPH0586468A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009238670A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Shinmaywa Industries Ltd | プラズマ装置 |
| JP2011084769A (ja) * | 2009-10-14 | 2011-04-28 | Stanley Electric Co Ltd | 薄膜素子の製造方法、成膜装置、および、その運転方法 |
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